Un cartucho de percusión central (o de fuego central ) es un tipo de cartucho metálico utilizado en armas de fuego , en el que el fulminante se encuentra en el centro de la base de su casquillo (es decir, "cabeza de casquillo"). A diferencia de los cartuchos de percusión anular , el fulminante de percusión central es normalmente un componente independiente asentado en una cavidad empotrada (conocida como cavidad del fulminante ) en la cabeza del casquillo y se puede reemplazar al recargar el cartucho.
Los cartuchos de percusión central han sustituido a los de percusión anular, con la excepción de unos pocos calibres pequeños. La mayoría de las pistolas , rifles y escopetas actuales utilizan munición de percusión central, con la excepción de algunos cartuchos de percusión anular para pistolas y rifles de calibre .17 , .20 y .22 , unos pocos cartuchos de escopeta de pequeño calibre (destinados principalmente a su uso en el control de plagas ) y un puñado de cartuchos de percusión anular y de espiga anticuados para diversas acciones de armas de fuego .
Una forma temprana de munición de percusión central, sin cápsula fulminante, fue inventada entre 1808 y 1812 por Jean Samuel Pauly . [1] Este también fue el primer cartucho completamente integrado y utilizó una forma de obturación empleando el propio cartucho. Otra forma de munición de percusión central fue inventada por el francés Clement Pottet en 1829; [2] [3] sin embargo, Pottet no perfeccionaría su diseño hasta 1855. El cartucho de percusión central fue mejorado por Béatus Beringer, Benjamin Houllier, Gastinne Renette, Smith & Wesson, Charles Lancaster , Jules-Félix Gévelot, George Morse, Francois Schneider, Hiram Berdan y Edward Mounier Boxer . [4] [3] [5] [6] [7]
Los cartuchos de percusión central son más fiables para fines militares porque las vainas de metal más gruesas pueden soportar un manejo más brusco sin sufrir daños y son más seguras de manipular porque es más probable que el compuesto de cebado explosivo en un borde saliente se active por impacto si un cartucho de percusión anular se cae o se pellizca. La base más fuerte de un cartucho de percusión central puede soportar presiones más altas en la recámara, lo que a su vez proporciona a las balas mayor velocidad y energía. Si bien las vainas de los cartuchos de percusión central requieren un proceso de fabricación complejo y costoso, el manejo de los explosivos se simplifica al evitar el proceso de centrifugado necesario para distribuir uniformemente el explosivo de cebado en el borde debido a la incertidumbre sobre qué segmento angular del borde de un cartucho de percusión anular será golpeado por el percutor. Los cartuchos de percusión anular de mayor calibre requieren mayores volúmenes de explosivo de cebado que los cartuchos de percusión central, y el volumen requerido puede causar picos de presión indeseablemente más altos durante el proceso de ignición. Reducir la cantidad de explosivo de cebado disminuirá en gran medida la fiabilidad de la ignición de los cartuchos de percusión anular y aumentará la probabilidad de un mal funcionamiento, como un fallo de encendido o un disparo en parado . [8]
Las economías de escala se logran mediante cebadores intercambiables para una amplia variedad de calibres de cartuchos de percusión central. Las costosas vainas de latón individuales se pueden reutilizar después de reemplazar el cebador, la pólvora y el proyectil. La reutilización de la recarga manual es una ventaja para los rifles que utilizan cartuchos de percusión central obsoletos o difíciles de encontrar, como el 6,5 × 54 mm Mannlicher-Schönauer , o calibres más grandes como el .458 Lott , para los cuales la munición puede ser costosa. La parte delantera de algunas vainas vacías se puede reformar para usar como cartuchos obsoletos o de tipo salvaje con una configuración de base similar. Los cartuchos modernos de calibre superior al .22 son principalmente de percusión central. Las acciones adecuadas para cartuchos de percusión anular de mayor calibre perdieron popularidad hasta que la demanda de ellas ya no excedió los costos de fabricación y se volvieron obsoletas.
La característica distintiva de la munición de percusión central es el fulminante , que es una copa de metal que contiene un explosivo primario insertado en un hueco en el centro de la base del cartucho. El percutor del arma de fuego aplasta este explosivo entre la copa y un yunque para producir gas caliente y una lluvia de partículas incandescentes para encender la carga de pólvora. [9] Los fulminantes de los cartuchos Berdan y Boxer se consideran "de percusión central" y no son intercambiables a nivel de fulminante; sin embargo, la misma arma puede disparar cartuchos con fulminantes Berdan o Boxer si las dimensiones generales son las mismas. [10]
Los dos tipos de cebadores son casi imposibles de distinguir al observar el cartucho cargado, aunque los dos (o más) orificios de detonación se pueden ver o sentir dentro de una vaina Berdan disparada y el orificio único más grande se puede ver o sentir dentro de una vaina Boxer disparada. El cebador Berdan es menos costoso de fabricar y se encuentra más comúnmente en municiones militares excedentes fabricadas fuera de los Estados Unidos.
Los cebadores Berdan reciben su nombre de su inventor estadounidense, Hiram Berdan de Nueva York, quien inventó su primera variación del cebador Berdan y lo patentó el 20 de marzo de 1866, en la patente estadounidense 53.388 . Un pequeño cilindro de cobre formaba la carcasa del cartucho, y la tapa del cebador se presionaba en un hueco en el exterior del extremo cerrado del cartucho opuesto a la bala. En el extremo del cartucho, debajo de la tapa del cebador, había un pequeño orificio de ventilación, así como una pequeña proyección o punta en forma de teta (que más tarde se conocería como yunque) hecha a partir de la vaina, de modo que el percutor pudiera aplastar el cebador contra el yunque y encender el propulsor. Este sistema funcionó bien, permitiendo la opción de instalar una tapa justo antes de usar el cartucho cargado con propulsor, además de permitir recargar el cartucho para reutilizarlo.
En la práctica surgieron dificultades porque al presionar el tapón desde el exterior se tendía a hinchar la carcasa de cobre del cartucho, lo que impedía un asentamiento fiable del cartucho en la recámara del arma de fuego. La solución de Berdan fue cambiar a carcasas de latón y modificar aún más el proceso de instalación del tapón del cebador en el cartucho, como se indica en su segunda patente de cebador Berdan del 29 de septiembre de 1868, en la patente estadounidense 82.587 . Los cebadores Berdan han seguido siendo esencialmente los mismos funcionalmente hasta el día de hoy.
Los cebadores Berdan son similares a los capuchones utilizados en el sistema de bloqueo de capuchón , ya que son pequeñas copas de metal con explosivos sensibles a la presión en su interior. Los cebadores Berdan modernos se introducen a presión en el "bolsillo del cebador" de un casquillo de cartucho tipo Berdan, donde encajan ligeramente por debajo del nivel de la base del casquillo. Dentro del bolsillo del cebador hay una pequeña protuberancia, el "yunque", que se apoya contra el centro de la copa, y normalmente dos (o más) pequeños orificios a los lados del yunque, que permiten que la rebaba del cebador llegue al interior del casquillo. Los casquillos Berdan son reutilizables, aunque el proceso es bastante complicado. El cebador usado debe retirarse, normalmente mediante presión hidráulica , pinza o palanca que tira del cebador hacia fuera de la parte inferior. Se coloca con cuidado un nuevo cebador contra el yunque, y luego se añaden la pólvora y una bala.
Desde la década de 1880 hasta la de 1940, muchos ejércitos europeos más pequeños recargaban su munición por razones económicas y por esa razón adoptaron el sistema conocido como austriaco o en honor a la fábrica George Roth en Viena que lo patentó en 1902 [11], aunque ya se conocía desde principios y mediados de la década de 1880, donde el yunque tenía un solo orificio de fuego justo en su centro.
Mientras tanto, el coronel Edward Mounier Boxer , del Arsenal Real , Woolwich, Inglaterra, estaba trabajando en un diseño de tapón fulminante para cartuchos, patentándolo en Inglaterra el 13 de octubre de 1866, y posteriormente recibió una patente estadounidense por su diseño el 29 de junio de 1869, en la patente estadounidense 91.818 .
Los cebadores Boxer son similares a los Berdan con una diferencia importante: la ubicación del yunque. En un cebador Boxer, el yunque es una pieza de estribo separada que se encuentra invertida en la copa del cebador y que proporciona suficiente resistencia al impacto del percutor cuando hace una hendidura en la copa y aplasta el compuesto de ignición sensible a la presión. El bolsillo del cebador en la cabeza de la vaina tiene un solo orificio de detonación en su centro. Esta posición hace poca o ninguna diferencia en el rendimiento del cartucho, pero hace que los cebadores disparados sean mucho más fáciles de quitar para recargar , ya que una sola varilla centrada empujada a través del orificio de detonación desde el extremo abierto de la vaina expulsará el cebador de dos piezas de la copa del cebador. Luego se presiona un nuevo cebador, incluido el yunque, en la vaina usando una prensa de recarga o una herramienta manual. El cebador Boxer es universal para la munición de fábrica civil fabricada en EE. UU.
La fabricación de municiones con cebador Boxer es ligeramente más compleja, ya que el cebador consta de dos partes además del compuesto sensible a la presión, pero la maquinaria automatizada que produce los cebadores más complejos por cientos de millones ha eliminado ese problema práctico. Y si bien el cebador requiere un paso adicional durante el proceso de fabricación, la vaina del cartucho es más sencilla de fabricar, usar y recargar.
Los primeros cebadores se fabricaban con distintas dimensiones y prestaciones. Se ha producido cierta estandarización en los casos en que las economías de escala benefician a los fabricantes de municiones. Los cebadores Boxer para el mercado de los Estados Unidos vienen en distintos tamaños, según la aplicación. Los tipos/tamaños de cebadores son:
Ejemplos de usos:
El tamaño del cebador se basa en el bolsillo del cebador del cartucho, con tipos estándar disponibles en diámetros grandes o pequeños. La carga explosiva del cebador se basa en la cantidad de energía de ignición requerida por el diseño del cartucho; un cebador estándar se usaría para cargas más pequeñas o pólvoras de combustión más rápida, mientras que un cebador magnum se usaría para cargas más grandes o pólvoras de combustión más lenta utilizadas con cartuchos grandes o cargas pesadas. Los cebadores de rifle, grandes y magnum aumentan la energía de ignición entregada a la pólvora, al proporcionar una llama más caliente, más fuerte y/o más duradera. Los cartuchos de pistola a menudo son más pequeños que los cartuchos de rifle modernos, por lo que pueden necesitar menos llama de cebador que los rifles. Una diferencia física entre los cebadores de pistola y rifle es el grosor de la caja del cebador; dado que los cartuchos de pistola generalmente operan a niveles de presión más bajos que la mayoría de los rifles, sus copas de cebador son más delgadas, más suaves y más fáciles de encender, mientras que los cebadores de rifle son más gruesos y más fuertes, lo que requiere un impacto más duro del percutor . [14] A pesar de los nombres de pistola y rifle , el cebador utilizado depende del cartucho, no del arma de fuego; Algunos cartuchos de pistola de alta presión, como el .221 Fireball y el .454 Casull, utilizan fulminantes para fusil, mientras que los cartuchos de pistola y revólver de menor presión, como el .32 ACP, el .380 ACP, el 9 mm Parabellum, el .38 Special, el .357 Magnum, el .44 Magnum y el .45 ACP, y los cartuchos de revólver tradicionales , como el .32-20, el .44-40 y el .45 Colt, también utilizados en fusiles de palanca , seguirían cargándose con fulminantes para pistola. Sin embargo, prácticamente todos los cartuchos utilizados únicamente en fusiles utilizan fulminantes para fusil.
Todos los cartuchos de escopeta modernos (excepto los cartuchos especiales de percusión anular de calibre 22 o los cartuchos de perdigones ) son de percusión central. Utilizan un fulminante específico para escopeta, de gran tamaño, que se basa en el sistema Boxer, en el que el fulminante contiene el yunque contra el que se comprime el explosivo primario mediante el percutor y la deformación de la copa del fulminante.
Los cebadores de escopeta también se utilizan como reemplazo del sistema de encendido del fulminante en algunas armas de fuego modernas de pólvora negra, y en algunos casos como el cartucho real, en particular el Pipet de 6 mm. [15]
Los cartuchos accionados por cebador o por pistón utilizan un cebador en forma de fogueo para contener el propulsor dentro de un cartucho vacío o, en algunos casos, como un pistón para desbloquear el cerrojo y accionar el arma. Este tipo de cartuchos se utilizan raramente y se encuentran principalmente en rifles de detección . [16] [17] [18] [19]
La fabricación e inserción de cebadores es la parte más peligrosa de la producción de munición para armas pequeñas. Los compuestos de cebadores sensibles se han cobrado muchas vidas, incluida la del fundador de la famosa empresa de municiones británica Eley . Las operaciones comerciales modernas utilizan blindaje protector entre los operadores y el equipo de fabricación. [20]
Los primeros fulminatos utilizaban el mismo fulminato de mercurio que se utilizaba en los detonadores del siglo XIX . La pólvora negra podía encenderse eficazmente con el mercurio caliente liberado al descomponerse. Las desventajas de los fulminatos mercúricos se hicieron evidentes con las cargas de pólvora sin humo . El fulminato de mercurio se descomponía lentamente durante el almacenamiento hasta que la energía restante era insuficiente para una ignición fiable. [21] La disminución de la energía de ignición con el tiempo no se había reconocido como un problema con las cargas de pólvora negra porque la pólvora negra podía encenderse con tan poca energía como una descarga de electricidad estática. La pólvora sin humo a menudo requería más energía térmica para la ignición. [22] Los fallos de encendido y los disparos en espera se volvieron comunes a medida que el compuesto de cebado restante chisporroteaba en los fulminatos viejos. Se producía un fallo de encendido si el compuesto de cebado no reaccionaba a la caída del percutor o se extinguía antes de encender la carga de pólvora. Un disparo en espera es un retraso perceptible entre la caída del percutor y la descarga del arma de fuego. En casos extremos, el retraso podría ser suficiente para ser interpretado como un fallo de encendido y el cartucho podría dispararse mientras se abría la acción o se apuntaba el arma en una dirección inapropiada.
Se descubrió que las partículas incandescentes eran más efectivas para encender la pólvora sin humo después de que los gases explosivos primarios hubieran calentado los granos de pólvora. Las cargas de artillería incluían con frecuencia una cantidad menor de pólvora negra para ser encendida por el detonador, de modo que el carbonato de potasio incandescente propagaría el fuego a través de la pólvora sin humo. [23] Se agregó clorato de potasio a las mezclas de fulminato de mercurio para la ignición, de modo que el cloruro de potasio incandescente tuviera un efecto similar en los cartuchos de armas pequeñas.
Las mezclas de imprimación que contienen fulminato de mercurio dejan mercurio metálico en el ánima y la vaina del cartucho vacía después del disparo. El mercurio fue absorbido en gran parte en la suciedad humeante con cargas de pólvora negra. El mercurio cubrió el interior de las vainas de latón con cargas de pólvora sin humo, y las presiones más altas de las cargas de pólvora sin humo forzaron al mercurio a entrar en los límites de grano entre los cristales de latón donde formó amalgamas de zinc y cobre que debilitaron la vaina, por lo que se volvió inadecuada para la recarga. El Ejército de los Estados Unidos interrumpió el uso de mezclas de imprimación de mercurio en 1898 para permitir la recarga del arsenal de las vainas disparadas durante tiempos de paz. [24] Los cebadores Frankford Arsenal FA-70 usaban clorato de potasio como oxidante para el tiocianato de plomo (II) , para aumentar la sensibilidad del clorato de potasio, y trisulfuro de antimonio , como abrasivo, con pequeñas cantidades de trinitrotolueno . [25] Estos cebadores corrosivos dejan un residuo de sal de cloruro de potasio en el ánima después de disparar un cartucho. Estos cristales de sal higroscópicos retendrán la humedad de una atmósfera húmeda y provocarán oxidación. [26] Estos cebadores corrosivos pueden causar daños graves al arma a menos que el cañón y la acción se limpien cuidadosamente después de disparar.
Los fabricantes de munición civil comenzaron a ofrecer cebadores no corrosivos en la década de 1920, pero la mayoría de la munición militar continuó utilizando mezclas de cebadores corrosivos de confiabilidad establecida. [27] Las diversas formulaciones de cebadores patentados utilizados por diferentes fabricantes produjeron algunas propiedades de ignición significativamente diferentes [28] hasta que Estados Unidos emitió especificaciones militares para cebadores no corrosivos para la producción de cartuchos 7,62 × 51 mm OTAN . Los cebadores PA-101 desarrollados en el Arsenal Picatinny usaban aproximadamente un 50% de estifnato de plomo con cantidades menores de nitrato de bario , trisulfuro de antimonio, aluminio en polvo y un compuesto de tetrazina . [25] La mayoría de los fabricantes de Estados Unidos adoptaron el estándar militar PA-101 para su producción civil de cebadores Boxer. [29] Posteriormente, los fabricantes ofrecieron cebadores magnum más potentes para la ignición uniforme de cartuchos civiles de largo alcance o de caza mayor con una capacidad de pólvora significativamente mayor que la requerida para las armas de infantería estándar.
Otros explosivos utilizados en los cebadores pueden incluir azida de plomo , perclorato de potasio o diazodinitrofenol (DDNP). A fines de la década de 1990, se introdujeron en el mercado los cebadores sin plomo (ver punto verde ), para abordar las preocupaciones sobre el plomo y otros compuestos de metales pesados que se encuentran en los cebadores más antiguos. Los metales pesados, aunque en pequeñas cantidades, se liberan en forma de hollín muy fino. Algunos campos de tiro en interiores están tomando medidas para prohibir los cebadores que contienen metales pesados debido a su toxicidad. Los cebadores sin plomo originalmente eran menos sensibles y tenían una mayor sensibilidad a la humedad y, en consecuencia, una vida útil más corta que los cebadores no corrosivos normales. [ cita requerida ] Desde su introducción, los cebadores sin plomo han mejorado en su rendimiento en comparación con los primeros cebadores sin plomo. [30] Las pruebas que comparaban cebadores sin plomo con cebadores a base de plomo realizadas por el Departamento de Defensa de los EE. UU. (aproximadamente en 2006), revelaron diferencias significativas (en ese momento) en la confiabilidad entre los dos tipos de cebadores, cuando se usaban en munición de 7,62 × 51 mm. En estas pruebas, se demostró que los cebadores sin plomo no son tan confiables como los que contienen plomo. Los cebadores sin plomo mostraron un desempeño deficiente en cuanto a la presión máxima de explosión, lo que en consecuencia resultó en una ignición deficiente. La popularidad de las alternativas no corrosivas aún es baja, ya que la confiabilidad del cebador es primordial. La mayoría de los cebadores sin plomo se obtienen a través de Rusia (¿MUR?) o Corea del Sur (PMC). [ cita requerida ]
Las municiones militares o excedentes europeas y orientales suelen utilizar fulminantes Berdan corrosivos o ligeramente corrosivos porque funcionan de forma fiable incluso en condiciones severas y tienen una vida útil más larga que los fulminantes de tipo no corrosivo que se utilizan actualmente. Los fulminantes Boxer modernos casi siempre son no corrosivos y no contienen mercurio. La determinación de las características corrosivas o no corrosivas en función del tipo de fulminante debe tener en cuenta estas fechas finales de estampación en la cabeza de la producción de munición corrosiva: [31]